(57)【要約】【課題】  トンネルの有効断面を確保し、トンネルの掘削量を低減した通気、通水可能なトンネル用セグメントを提供することを目的とする。【解決手段】  トンネル用セグメントにおいて、トンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されるトンネル用セグメント内部に管又は空間を設け、トンネル用セグメント内部の管若しくは空間がトンネル軸方向及び／又はトンネル周方向に連通することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されるトンネル用セグメント内部に管又は空間を設け、該トンネル用セグメント内部の管若しくは空間がトンネル軸方向及び／又はトンネル周方向に連通することを特徴とするトンネル用セグメント。
【請求項２】
前記トンネル用セグメントの内部の管又は空間が、トンネル用セグメントの内壁側に開口を有することを特徴とする請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が千鳥状配置の場合、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管をトンネル周方向に所定間隔おいて複数配置し、該トンネル軸方向に伸びる複数の管の少なくとも１つはトンネル軸方向に連通することを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項４】
前記トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が整列配置の場合、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管を１以上配置し、該トンネル軸方向に伸びる管がトンネル軸方向に連通することを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項５】
前記トンネル用セグメント内部に配置される管を鋼製、鋳鉄製、合成樹脂製のいずれかとすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトンネル用セグメント。
【請求項６】
前記トンネル用セグメントが合成セグメントであることを特徴とする請求項１〜５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項７】
前記トンネル用セグメントがＲＣセグメントであることを特徴とする請求項１〜５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項８】
前記トンネル用セグメントが鋼製セグメントであることを特徴とする請求項１〜５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項９】
前記トンネル用セグメント内部に配置される管を主桁又は縦リブとして兼用することを特徴とする請求項６又は８に記載のトンネル用セグメント。
【請求項１０】
前記トンネル用セグメント内部に配置される管を縞鋼管とすることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のトンネル用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水道、地下鉄、電信ケーブル収容のトンネル、放水トンネル、道路トンネル、共同溝などの管渠をシールド工法などで構築する場合に使用する通気・排煙、通水が可能なトンネル用セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平１０−２０５２９９号公報には、トンネル内の排煙を効率化するために、隣接して並走する各トンネル内上方に換気用ダクトを設置し、一つのトンネル内に火災が生じた際、当該トンネルの換気用ダクトを排気のみとし、他のトンネルの換気用ダクトを給気のみとするトンネル換気排煙方法が開示されている。
また、特開２００１−２４８３９９号公報には、自動車が走行するトンネル内に設置されるトンネル換気装置であって、ジェットファンまたはブースタファンの少なくともいずれかと、このファンの吸込側に連通し、地上に開口した吸込口を備えた吸気路と、前記ファンの吐出側に連通する排気路とを備え、前記吸気路および排気路を地中に形成したトンネル換気装置が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２０５２９９号公報
【特許文献２】特開２００１−２４８３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開平１０−２０５２９９号公報に開示されたトンネルの換気のためトンネル内上方に換気用ダクトを設置する場合、自動車トンネルでは、建築限界内に固定設置物を配置しないように定められているため、この建築限界より上方に換気用ダクトを設置しなければならず、換気用ダクトの設置スペースを建築限界より上方に確保するため、トンネルの開口高さを高くしなければならず、その結果、トンネルの掘削量が増加し、トンネルも大径となり、トンネル構築コストが高価になるという問題を有するものであった。特に、昨今の地山の掘削量を低減するために建築限界に近いような形状とした矩形や馬蹄形や楕円形等のトンネルでは、換気用ダクトの設置のためだけに、トンネルの内空面積を大きくしなければならず、その結果、地山の掘削量の低減が抑制されるという問題も有する。
また、鉄道トンネルでは、建築限界に近いトンネルの形状を有することが多いため、火災時に排煙用ならびに換気用ダクトやスプリンクラー用の配管等を設置する場合は、トンネルの内空面積を大きくしなければならないことがあり、自動車トンネルと同様に、トンネル構築コストが高価になるという問題を有する。
特開２００１−２４８３９９号公報に開示された地中に吸気路、排気路を形成したトンネル換気装置の場合、地中に吸気路、排気路を形成するための掘削が必要であり、トンネル構築コストが高価になるとという問題を有する。
また、公知の技術として、セグメントを組立てる際に必要な把持部材（管）をセグメント内部に内壁側に開口を有するように埋設する技術がある。しかしこの把持部材は、シールドマシンのエレクタをセグメントに把持させるための部材であり、セグメント内部の管や空間に繋がっているわけではなく、トンネル周方向もしくはトンネル軸方向に連通してもおらず、本発明とは全く異なる技術である。
【０００４】
本発明は、トンネルの有効断面を確保し、トンネルの掘削量を低減した通気、通水可能なトンネル用セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本第１発明は、前記課題を解決するために、トンネル用セグメントにおいて、トンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されるトンネル用セグメント内部に管又は空間を設け、トンネル用セグメント内部の管若しくは空間がトンネル軸方向及び／又はトンネル周方向に連通することを特徴とする。
【０００６】
本第２発明は、本第１発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメントの内部の管又は空間が、トンネル用セグメントの内壁側に開口を有することを特徴とする。
【０００７】
本第３発明は、本第１又は第２発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が千鳥状配置の場合、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管をトンネル周方向に所定間隔おいて複数配置し、該トンネル軸方向に伸びる複数の管の少なくとも１つはトンネル軸方向に連通することを特徴とする。
【０００８】
本第４発明は、本第１又は第２発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が整列配置の場合、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管を１以上配置し、該トンネル軸方向に伸びる管がトンネル軸方向に連通することを特徴とする。
【０００９】
本第５発明は、本第１〜第４発明のいずれか１つの発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメント内部に配置される管を鋼製、鋳鉄製、合成樹脂製のいずれかとすることを特徴とする。
【００１０】
本第６発明は、本第１〜第５発明のいずれか１つの発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメントが合成セグメントであることを特徴とする。
【００１１】
本第７発明は、本第１〜第５発明のいずれか１つの発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメントがＲＣセグメントであることを特徴とする。
【００１２】
本第８発明は、本第１〜第５発明のいずれか１つの発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメントが鋼製セグメントであることを特徴とする。
【００１３】
本第９発明は、第６又は第８発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメント内部に配置される管を主桁又は縦リブとして兼用することを特徴とする。
【００１４】
本第１０発明は、第６〜第９発明のいずれか１つの発明のトンネル用セグメントにおいて、前記トンネル用セグメント内部に配置される管を縞鋼管とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結されるトンネル用セグメント内部に管又は空間を設け、トンネル用セグメント内部の管若しくは空間がトンネル軸方向及び／又は周方向に連通する構成により、トンネル用セグメント内部の管若しくは空間を通気又は通水用通路として利用でき、トンネルの有効断面を減少することなく、トンネルの換気・排煙装置若しくは火災時のスプリンクラーを設置することができる。
また管又は空間に通水することにより、地下河川トンネルの流量を調整することもでき、地山側の地下水や海水を取水することも可能である。
換気ダクト等の設備をトンネル有効断面内に設置する必要がないので、トンネル掘削量を少なくすることができ、トンネル建設コストを低減できる。
トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が千鳥状配置（セグメントのトンネル軸方向接合面をトンネル周方向にずらした配置）の場合は、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管をトンネル周方向に所定間隔おいて複数配置する構成とし、トンネル用セグメントにより形成されるセグメントリングをトンネル軸方向に連結する際の配置が整列配置（セグメントのトンネル軸方向接合面を一致させる配置）の場合は、該トンネル用セグメントの内部にトンネル軸方向に伸びる管を１以上配置する構成とすることにより、トンネル軸方向のセグメントリングの配置方式の相違にかかわらず、トンネル用セグメント内部の管のトンネル軸方向の連通を確保できる。
また千鳥状配置にした場合、ボルトや縦リブ等の部材とトンネル軸方向に伸びる管が干渉するときは、管の位置を適宜変更することも可能である。
また、千鳥状配置であっても、セグメントをトンネル軸方向に接続するときは、リング継手同士をボルト等で接続する必要があり、ボルト孔を合せるために、配置に規則性があり、この規則性に合せて、トンネル軸方向に伸びる管の全数を軸方向に連通することも可能である。縦リブ等のセグメント内部の構造により、全数を連通することが不可能な場合は、少なくとも１本は軸方向に連通し、残りの数本は連通しない構造とすることもできる。
本発明は、合成セグメント、ＲＣセグメント、鋼製セグメントにも適用可能であり、適用範囲が広い。
トンネル用セグメント内部に配置される管をトンネル用セグメントの主桁又は縦リブとして兼用する構成により、製作コストの安価なトンネル用セグメントとすることができる。
トンネル用セグメント内部に配置される管を縞鋼管とする構成により、コンクリートとの付着性が向上し、鋼材の使用量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明のトンネル用セグメント１の一実施形態を示すものである。この実施形態におけるトンネル用セグメント１は、主桁２、継手板３、スキンプレート４からなる鋼製セグメントであり、主桁２には、トンネル軸方向の連結のための軸方向ボルト孔５を有し、継手板３には、トンネル周方向の連結のための周方向ボルト孔６を有する。トンネル用セグメント１の内部には、主桁２間を連結し主桁２に軸方向開口７を有する軸方向管８が所定間隔をおいて複数設置され、継手板３間を連結し継手板に周方向開口９を有する周方向管１０が配置される。周方向管１０は、トンネル用セグメント１の形状にそって弧状にする。軸方向管８と周方向管１０とは互いに連通するように交差し、その交差部のセグメント内壁側に開口１１が形成される。トンネル用セグメント１内には中詰めコンクリート１６を充填してもよい。
【００１７】
図２は、本発明のトンネル用セグメント１の他の実施形態を示すものである。この実施形態では、トンネル用セグメント１の内部に、主桁２間に軸方向管８のみを所定間隔毎に複数設置したものである。他の構成は、図１に示した実施形態と同様である。
【００１８】
図３は、本発明のトンネル用セグメント１を複数トンネル周方向に連結してセグメントリングを形成し、セグメントリングをトンネル軸方向に連結した一実施形態を示すものである。この実施形態では、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングを構成するトンネル用セグメント１のトンネル軸方向の接合面がトンネル周方向にずらして配置する千鳥状配置としたものである。千鳥状配置にしても、トンネル用セグメント１の内部に複数設置した軸方向管８の少なくともいずれか１つが連通し、トンネル軸方向の連通を確保する。
【００１９】
図４は、セグメントリングをトンネル軸方向に連結した他の実施形態を示すものである。この実施形態では、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングを構成するトンネル用セグメント１のトンネル軸方向の接合面がトンネル周方向で一致した整列配置としたものである。整列配置の場合、軸方向管８が１つでもトンネル軸方向の連通を確保できる。
【００２０】
図５（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントを、主桁２、継手板３、スキンプレート４から構成される鋼製セグメントと補強鉄筋１２を配置した鉄筋コンクリートを一体化する合成セグメント１７とした実施形態を示すものである。合成セグメント１７とした場合、軸方向管８と弧状の周方向管１０とを補強鉄筋１２と干渉しないように配置する。
【００２１】
図６（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントを合成セグメント１７とした他の実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管８と弧状の周方向管１０を外周に螺旋状の突条を形成した縞鋼管とするもので、縞鋼管はコンクリートの付着力を大きく確保することが可能となるので、補強鉄筋１２の量を削減することができる。
【００２２】
図７（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントを鋼製セグメントコンクリート中詰めタイプ１８とした実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管８と弧状の周方向管１０を配置し、軸方向管８を縦リブとして兼用したものである。
【００２３】
図８（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントを鋼製セグメントコンクリート中詰めタイプ１８とした他の実施形態を示すものである。この実施形態では、周方向管１０を短い直線状管を複数連結してセグメントの弧状形状に対応したものである。
【００２４】
図９（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントを鋼製セグメント二次覆工打設タイプ１９とした実施形態を示すものである。この実施形態では、弧状の周方向管１０を縦リブ１３に形成した孔に貫通させて配置し、セグメントの内側に二次覆工２０する。
【００２５】
図１０（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントを鋼製セグメント二次覆工非打設タイプ２１とした実施形態を示すものである。この実施形態では、弧状の周方向管１０を縦リブ１３に形成した孔に貫通させて配置する。
【００２６】
図１１（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントを、鋼製セグメント２２とした実施形態としたものである。この実施形態では、鋼製セグメント２２の内部をスキンプレート４と内側のスキンプレート４’及び縦リブ１３で区画された空間とし、主桁２及び縦リブ１３に孔を形成して、トンネル軸方向及びトンネル周方向の連通を可能としたものである。
【００２７】
図１２（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントをＲＣセグメント２３とした実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管８と弧状の周方向管１０を補強鉄筋１２と干渉しないようにして配置し、コンクリートを打設したものである。
【００２８】
図１３（ａ）（ｂ）は、トンネル用セグメントをＲＣセグメント２３とした他の実施形態を示すものである。この実施形態では、軸方向管８と弧状の周方向管１０を外周に螺旋状の突条を形成した縞鋼管とするもので、縞鋼管はコンクリートの付着力が大きいので、補強鉄筋１２の量を削減することができる。
【００２９】
図１４は、トンネル用セグメント１の接合の一実施形態を示すものである。この実施形態では、継手板３間に連結された周方向管１０を水密に連結するために、一方のトンネル用セグメント１の継手板３に止水溝１４を形成し、他方のトンネル用セグメント１の継手板３にパッキン１５を突設させ、止水溝１４にパッキン１５を圧着して周方向管１０を水密に連結する。主桁２間に連結される軸方向管８も同様な構成で水密に連結する。
図１５は、管がトンネル周方向にのみ連通することを特徴とする一実施形態を示すものである。この実施形態では、主トンネル２４とそれに併設する副トンネル２５（併設トンネル）を接続部材２６（管等）により接続し、トンネル周方向にのみ連通した管から接続部材２６を通して、副トンネル２５の軸方向に設置されている配管２７へと繋がっている構造となっている。配管２７はトンネルの外部へ通じていることから、主トンネル２４への空気、水等のユーティリティや排気のやり取りが可能となる。このときは、トンネル用セグメント内部の管は軸方向に連通しない構造としてもよい。
尚、図面ではトンネル形状が円形のものを例として示したが、矩形状、馬蹄形状、楕円形状等であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：トンネル用セグメント
２：主桁
３：継手板
４：スキンプレート
５：軸方向ボルト孔
６：周方向ボルト孔
７：軸方向開口
８：軸方向管
９：周方向開口
１０：周方向管
１１：開口
１２：補強鉄筋
１３：縦リブ
１４：止水溝
１５：パッキン
１６：中詰めコンクリート
１７：合成セグメント
１８：鋼製セグメントコンクリート中詰めタイプ
１９：鋼製セグメント二次覆工打設タイプ
２０：二次覆工
２１：鋼製セグメント二次覆工非打設タイプ
２２：鋼製セグメント
２３：ＲＣセグメント
２４：主トンネル
２５：副トンネル
２６：接続部材
２７：副トンネルの軸方向に設置されている管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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